Draaddoorsnede uitgelegd: formule, berekening, AWG en kabelselectie

Wat is de dwarsdoorsnede van een draad?

Stel je een projectspecificatie voor die zegt: “pas op een koperen geleider van 2,5 mm².” Het is gemakkelijk om aan te nemen dat 2,5 mm de diameter is. Dat is niet zo. De dwarsdoorsnede van een draad is de oppervlakte van het ronde oppervlak die u krijgt als u netjes door de geleider snijdt, en 2,5 mm² verwijst naar dat gebied, niet naar de breedte van de kabel. Dit onderscheid is van belang omdat het geleideroppervlak de weerstand, het stroomvoerende vermogen, de spanningsval en de vraag of een kabel veilig onder belasting loopt, bepaalt.

In deze handleiding wordt uitgelegd wat het draaddoorsnede-oppervlak betekent, hoe u dit kunt berekenen en hoe u dit kunt gebruiken bij het selecteren van kabels.

Deze waarden beschrijven alleen de blanke geleider. Zodra isolatie en mantel zijn toegevoegd, is de totale kabeldiameter veel groter, dus de buitenkabelmaat mag niet worden gebruikt om het geleidergebied te identificeren.

Hoe u het dwarsdoorsnedeoppervlak van een draad kunt berekenen op basis van de diameter

Als u een massieve draad heeft en het gebied ervan wilt kennen, is het proces eenvoudig:

1. Strip een kort stuk isolatie zonder het koper te beschadigen.
2. Meet de diameter van de blanke geleider met een micrometer.
3. Deel de diameter door twee om de straal te krijgen, of gebruik de diameter rechtstreeks.
4. Bereken de oppervlakte met A = π × d² / 4.
5. Rond het resultaat af op de dichtstbijzijnde standaard metrische maat.

Een massieve koperdraad met een gemeten diameter van 1,78 mm geeft bijvoorbeeld A = 3,1416 × 1,78² / 4 = 2,49 mm². De dichtstbijzijnde standaardgrootte is 2,5 mm².

Voor een gestrande geleider is het totale metaaloppervlak de som van de afzonderlijke strengoppervlakken. Als een geleider n identieke strengen heeft, elk met een diameter d, is de totale oppervlakte ongeveer A = n × π × d² / 4. Pas deze formule niet toe op de diameter boven de bundel, omdat de openingen tussen de strengen ervoor zorgen dat de bundel groter lijkt dan het werkelijke metalen oppervlak.

Waarom is het dwarsdoorsnedeoppervlak van belang?

De relatie tussen het geleideroppervlak en de elektrische prestaties is direct. Voor elke metalen geleider hangt de weerstand af van de weerstand, lengte en oppervlakte:

R = soortelijke weerstand x lengte / oppervlakte

Dit betekent dat als u het dwarsdoorsnedeoppervlak verdubbelt, u de geleiderweerstand halveert voor dezelfde lengte. Een lagere weerstand geeft een kabel drie praktische voordelen:

• Lagere spanningsval over lange kabeltrajecten.
• Minder warmteontwikkeling bij dezelfde stroomsterkte.
• Hoger stroomvoerend vermogen voordat de isolatie de nominale temperatuur bereikt.

Er is ook een veiligheidsvoordeel. Een geleider die te klein is voor de belastingsstroom warmt sneller op en kan de isolatie beschadigen, brandgevaar veroorzaken of hinderlijk struikelen veroorzaken. Het selecteren van het juiste gebied is een van de eerste beslissingen bij elk kabelontwerp.

In Noord-Amerika worden geleiderafmetingen vaak uitgedrukt in AWG. Als ruwe referentie: 10 AWG heeft een dwarsdoorsnede van ongeveer 5,26 mm² en 12 AWG heeft ongeveer 3,31 mm². In tegenstelling tot mm² zijn AWG-getallen niet evenredig met de oppervlakte, waardoor conversiefouten vaak voorkomen wanneer het ontwerp de ene conventie gebruikt en de leverancier een andere.

Gestrande draad, gaten en wat het gebied werkelijk betekent

Bij industriële en nutskabels zijn de meeste geleiders gestrand in plaats van massief. Door de bundeling is de kabel flexibel genoeg om in leidingen te worden getrokken, rond kabelgoten te buigen en in schakelapparatuur te eindigen. Maar gestrande constructie introduceert een belangrijk meetprobleem: de totale bundeldiameter omvat de luchtspleten tussen ronde strengen.

Het aangegeven doorsnedeoppervlak van een gevlochten geleider is dus niet hetzelfde als het oppervlak van een cirkel met een diameter gelijk aan de bundel. Het is in plaats daarvan het equivalente metalen oppervlak. Een 16 mm² gevlochten geleider heeft ongeveer dezelfde weerstand en continue stroomcapaciteit als een massieve geleider van 16 mm², maar de bundeldiameter is groter dan 4,51 mm vanwege de openingen. Voor een diepere vergelijking, zie onze selectiegids voor gestrande versus massieve draad .

Bovengrondse lijnen zijn een goed praktijkvoorbeeld. Blote geleiders zoals AAAC-, AAC- en ACSR-bovenleiding zijn in lagen gestrand voor sterkte en flexibiliteit, maar hun stroomsterkte wordt berekend op basis van de metalen doorsnede, niet op basis van de buitendiameter van de voltooide geleider. Als u een dikke bovenleiding ziet, kan het bruikbare aluminiumoppervlak nog steeds kleiner zijn dan het algemene profiel doet vermoeden. Controleer dus altijd het opgegeven geleideroppervlak in plaats van een schuifmaat naar de buitendiameter te nemen.

AAAC, AAC & ACSR-leveranciers, bedrijf - Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd. Dongfeng China groothandel AAAC, AAC & ACSR-leveranciers en AAAC, AAC & ACSR-bedrijf, details: Referentiestandaard Dit product wordt geproduceerd met ... Bekijk Product →

Het kiezen van de juiste geleiderdoorsnede

Wanneer u een kabel voor een installatie selecteert, wordt het geleidergebied gekozen om tegelijkertijd aan verschillende voorwaarden te voldoen:

• De continue belastingsstroom mag de capaciteit van de kabel voor de gekozen installatiemethode niet overschrijden.
• De spanningsval over de werkelijke kabellengte moet binnen de projectlimiet blijven.
• De geleider moet bestand zijn tegen de kortsluitstroom totdat het beveiligingsapparaat de fout opheft.
• Groepering, omgevingstemperatuur en begraving of blootstelling aan de zon moeten worden meegenomen in de berekening van de verlaging.
• Zorg ervoor dat er tenminste enige speelruimte is voor toekomstige belastinggroei of verwachte belastingveranderingen.

Dit is de reden waarom dezelfde stroomsterkte kan leiden tot verschillende geleideroppervlakken in verschillende installaties. Een kabel in de vrije lucht loopt koeler, terwijl vijf kabels die in een buis zijn gebundeld mogelijk een grotere geleider nodig hebben om dezelfde capaciteit te bereiken.

Voor typische LV-gebouwdistributie, 0,6/1 kV XLPE/PVC-voedingskabels behoren tot de meest voorkomende opties omdat ze sterke elektrische en mechanische eigenschappen bieden tegen praktische kosten. De selectie van het geleidergebied moet nog steeds worden bevestigd op basis van het belastingsschema en de berekening van de spanningsval. Als u isolatiematerialen voor een project vergelijkt, kunt u onze laagspanningskabelselectie tussen XLPE en PVC gids legt de verschillen uit.

XLPE/PVC geïsoleerde voedingskabel voor nominale spanning 0,6/1kV leveranciers, bedrijf - Ji Dongfeng China groothandel XLPE/PVC geïsoleerde voedingskabel voor nominale spanning 0,6/1kV leveranciers en XLPE/PVC geïsoleerde voedingskabel voor nominale spanning ... Bekijk Product →

Grote doorsneden en hoogspanningstoepassingen

Naarmate het vermogensniveau stijgt, groeien de doorsneden van de geleider. Grote geleiders verminderen de verliezen, maar creëren hun eigen problemen: ze zijn zwaarder, moeilijker te buigen, moeilijker af te sluiten en duurder om te installeren. Het vervaardigen van een geleider met een grote dwarsdoorsnede vereist ook een zorgvuldige strenging en verdichting, omdat een gewone constructie met ronde strengen een onnodig dikke kabel kan opleveren.

Voor ondergrondse transmissie en industriële hoogspanningscircuits combineert het gekozen geleideroppervlak vaak een grote koperdoorsnede met een robuust isolatie- en mantelsysteem. XLPE-hoogspanningskabels met koperen geleiders en gegolfde aluminium mantels zijn een praktische oplossing omdat het grote metalen oppervlak de weerstand en diëlektrische verliezen binnen aanvaardbare grenzen houdt. Het mechanische ontwerp van de gegolfde metalen mantel helpt ook de kabel te beschermen tijdens installatie en gebruik. Voor meer details over wat er misgaat bij grote geleiders en hoe fabrikanten deze problemen oplossen, kunt u ons artikel over de technische uitdagingen voor geleiders met grote doorsnede gaat dieper in op het onderwerp.

XLPE-isolatiekabel golfalminum-schede voor nominale spanning van 290 / 500kV S Dongfeng China groothandel XLPE-isolatiekabel gegolfde Alminum-mantel voor nominale spanning van 290 / 500kV-leveranciers en XLPE-isolatiecabine ... Bekijk Product →

De praktische afhaalmaaltijd

Het dwarsdoorsnedeoppervlak van een draad is het meest bruikbare getal voor het voorspellen van elektrische prestaties. Voor massieve ronde draden berekent u dit rechtstreeks op basis van de diameter. Voor gevlochten kabels kunt u vertrouwen op het door de fabrikant opgegeven oppervlak en de weerstand per lengte-eenheid, in plaats van de buitenste bundel te meten. Gebruik belastingsstroom, circuitlengte, installatieomstandigheden en beveiligingsinstellingen om de juiste maat te kiezen. Het geleidergebied is een technische specificatie, maar het is ook een van de eenvoudigste manieren om een ​​elektrische installatie veilig, efficiënt en kosteneffectief te houden.